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在堆疊的CoO₂層間插入堿離子構建的層狀A_xCoO₂材料，由于其具有的活性邊緣位點顯示出優異的析氧反應(OER)活性。然而，CoO₂層的大基面面積對反應中間體表現出過強的吸附能，不利O₂的釋放。

南京工業大學的邵宗平和周嵬等人提出了一種基于 Fe³⁺和堿離子的簡單陽離子交換策略，同時激活用于OER的A_xCoO₂的基面和邊緣位點。

作者設計了Fe³⁺與層狀結構A_xCoO₂(A = Li, Na, K)化合物的堿離子之間的陽離子交換策略，以同時激活A_xCoO₂的基面和邊緣位點用于OER。首先層狀A_xCoO₂被剝離，Fe³⁺離子在陽離子交換反應后沉積在CoO₂層的基面和邊緣位置。剝落程度和Fe³⁺沉積量與堿離子A密切相關。

通過這種簡單的處理，催化劑(表示為 LCF、NCF 和 KCF)的OER活性大大提高，這主要是因為CoO₂層邊緣位點上形成豐富的共享邊緣Co-Fe位點和Fe³⁺的插入誘導了CoO₂層基面上的電荷重新分布。

具有最大離子半徑(K⁺)的KCF電極能夠CoO₂層間容納更多的四面體FeO₄，在10 mA cm^-2的電流密度表現出最小的過電位(290 mV)和最小的塔菲爾斜率(50 mV dec^-1)。

此外，將催化劑與Pt陰極結合，KCF-Pt的雙電極系統只需要330 mV的過電位即可達到10 mA cm^-2的電流密度來全分解水。

Activating both basal plane and edge sites of layered cobalt oxides for boosted water oxidation. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103569

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邵宗平/周嵬AFM: 激活層狀鈷氧化物的基面與邊緣位點促進水氧化

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